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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 실험실 스위칭 전원 공급 장치
독자의 관심을 끌기 위해 제공되는 바이폴라 전원 공급 장치의 특징은 각 암에 펄스 및 선형 제어 단계가 있어 제어 트랜지스터의 전압 강하 및 전력을 줄이고 그에 따라 크기를 줄일 수 있다는 것입니다. 방열판. 저자가 XNUMX년 이상 성공적으로 운영해 온 이 장치는 아마도 최적이 아닌 것으로 판명되었지만 라디오 아마추어가 사용 가능한 요소 기반을 사용하여 작업에 맞게 개선할 수 있기를 바랍니다. . 넓은 범위의 출력 전압과 큰 부하 전류로 작동하는 전원 공급 장치의 제조에서 발생하는 주요 문제는 조정 요소에서 최소 전력 손실을 보장하고 그에 따라 장치의 최대 효율을 다음과 같이 얻는 것입니다. 전체. 이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 다중 섹션 권선이 있는 변압기를 사용하는 것입니다[1]. 주요 단점은 스위치 조작이 필요하여 매우 불편하고 변압기 제조가 복잡하다는 점입니다. 가장 성공적인 솔루션은 보정 안정화 장치에 의해 리플을 후속 필터링하는 펄스 조정 소스입니다. 장치의 복잡성은 작은 크기의 방열판으로 상쇄됩니다. 전압 강하와 선형 안정기의 제어 트랜지스터에서 방출되는 전력이 부하 전압과 무관하게 최소화될 수 있기 때문입니다. [2]에 설명된 실험실 전원 공급 장치가 기본으로 사용되었습니다. 주요 단점은 장치의 무게와 크기를 크게 증가시키는 매우 부피가 큰 초크입니다. 소스의 제안된 버전에서 15차 전압 조정은 고주파수(50 ... XNUMX kHz)에서 수행되므로 인덕터는 페라이트 자기 회로로 만들어져 장치의 크기와 무게를 크게 줄였습니다. 주요 기술 특성
전원 공급 장치 회로는 그림에 나와 있습니다. 1. 쇄선은 양쪽 팔에 있는 동일한 노드를 표시합니다. 양전압 소스의 예를 사용하여 장치의 작동을 고려하십시오.
주전원 변압기 T의 1차 권선의 교류 전압은 다이오드 브리지 VD4-VD4를 정류하고 커패시터 Sat를 필터링합니다. 그런 다음 스위칭 조정기의 스위칭 트랜지스터 VT5와 트랜지스터 VT6, VT13에 조립 된 슈미트 트리거에 정전압이 공급되며 공급 전압은 파라 메트릭 스태빌라이저 R18VDXNUMX에 의해 안정화됩니다. 전원 공급 장치를 켠 후 초기 순간에 전압 센서 - 트랜지스터 VT7이 닫히고 슈미트 트리거의 트랜지스터 VT5가 열리고 트랜지스터 VT1 및 VT2가 닫힙니다. 트랜지스터 VT3은 이미 터 접합과 저항 R6 R7을 통해 흐르는 개방 전류입니다. 따라서 스위칭 트랜지스터 VT4도 열려 있습니다. 커패시터 C8이 충전되기 시작합니다. 설정된 출력에 가까워질 때까지 전압이 증가합니다. 커패시터 C8 양단의 전압이 더 증가하면 전압 센서 VT7이 열리고 슈미트 트리거가 트리거됩니다. 결과적으로 트랜지스터 VT1 및 VT2가 열리고 트랜지스터 VT3 및 VT4가 닫힙니다. 그런 다음 L1 초크가 켜지고 자기 유도 전압이 VD17 다이오드를 열고 초크에 축적된 에너지가 부하로 전달됩니다. 인덕터의 에너지 예비가 소진되면 VD17 다이오드가 닫히고 전류가 커패시터 C8에서 부하로 흐르고 전압이 감소하기 시작하고 어느 시점에서 전압 센서 VT7이 닫힙니다. 슈미트 트리거가 전환되고(트랜지스터 VT6이 닫히고 트랜지스터 VT5가 열림) 트랜지스터 VT1 및 VT2가 닫히고 트랜지스터 VT3 및 VT4가 열립니다. 커패시터 C8이 다시 충전을 시작합니다. 다이오드 VD16은 예를 들어 다이오드 VD4이 고장 나거나 커패시터 C17이 커패시턴스를 잃는 비상 상황에서 스위칭 트랜지스터 VT6를 보호합니다. 트랜지스터 VT8, VT9, VT11의 보정 안정기는 간단한 구성표에 따라 조립되며 기능이 없습니다. 요소 R19, VD20, C10은 전원 공급 장치를 켠 후 출력 전압을 부드럽게 높이고 상당한 용량 성 부하에서 보호 기능이 트립되는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 전원을 켜는 순간 커패시터 C10은 저항 R19와 저항 R21, 다이오드 VD20을 통해 두 회로로 충전됩니다. 커패시터(및 트랜지스터 VT9의 베이스)의 전압은 약 0,5초에 걸쳐 천천히 증가합니다. 따라서 스태빌라이저가 정상 상태에 들어갈 때까지 출력 전압도 증가합니다. 다음으로 VD20 다이오드가 닫히고 커패시터 C10은 저항 R19를 통해 재충전되며 향후 스태빌라이저 작동에 영향을 미치지 않습니다. VD19 다이오드는 전원 공급 장치가 꺼진 후 출력 전압이 감소할 때 커패시터 C10을 빠르게 방전하는 데 필요합니다. 이 경우 커패시터 C8의 전압은 C10보다 빠르게 감소하고 VD19 다이오드가 열리고 두 커패시터의 전압이 동시에 감소합니다. 또한 릴레이 K1은 전원 공급 장치가 꺼졌을 때 출력 전압을 빠르게 낮추는 데 사용됩니다. 장치가 네트워크에 연결된 후 릴레이 K1은 다이오드 정류기 VD1 VD7의 저항 R8을 통해 전원이 공급되고 정류된 전압은 작은 커패시터 C3을 필터링합니다. 릴레이가 활성화되고 접점 K1.1이 열리고 스태빌라이저 작동에 영향을 미치지 않습니다. 장치가 꺼지면 커패시터 C3의 전압이 C6보다 빨리 사라지므로 릴레이 K1은 거의 즉시 접점 K1.1을 해제하고 커패시터 C10은 저항 R20을 통해 빠르게 방전됩니다. 이 순간 VD20 다이오드가 열리고 VT9 트랜지스터 베이스의 전압이 거의 XNUMX으로 감소합니다. 스태빌라이저 출력의 전압이 사라집니다. R26VD23 회로는 더 낮은 전압 값이 설정될 때 커패시터 C13과 부하의 커패시터 방전을 가속화하는 역할을 합니다. 이 경우 트랜지스터 VT11의 컬렉터 전압이 장치 출력 전압보다 낮아지고 다이오드 VD23이 열리고 커패시터 C13이 회로를 통해 방전됩니다. 저항 R26, 다이오드 VD23, 트랜지스터 VT11의 컬렉터-에미 터 섹션 및 다이오드 VD21, VD22. 정상 상태에서 R26VD23 회로는 장치 작동에 영향을 미치지 않습니다. 커패시터 C12는 스태빌라이저의 자체 여기를 방지합니다. 커패시터 C14 및 C23은 고주파 리플을 줄이기 위해 전원 공급 장치의 출력 단자에 직접 연결됩니다. R6C7 회로는 트랜지스터 VT3, VT4의 폐쇄 시간을 줄이기 위해 필요합니다. 트랜지스터 VT3이 열려 있으면 저항 R6 양단에 전압 강하가 생성되고 트랜지스터의베이스에 적용됩니다. 커패시터 C7은 동일한 극성으로 충전됩니다. 트랜지스터 VT2가 열리면 컬렉터-에미 터 섹션을 통해 회로에 따른 하부 커패시터 판이 트랜지스터 VT3의 이미 터에 연결됩니다. 따라서 강제 폐쇄에 기여하는 트랜지스터 VT3의 이미 터 접합에 폐쇄 전압이 적용되어 스위칭 트랜지스터 VT4가 폐쇄됩니다. 보호 기능이 트리거되면 (부하의 과부하 또는 단락 중) 분배기 R10R22을 통해 트랜지스터 VT23의베이스가이를 여는 전압을 수신합니다. 그 결과, 트랜지스터 VT9의 베이스는 오픈 트랜지스터 VT10의 컬렉터-에미터부를 통해 공통 와이어에 연결된다. 블록 출력의 전압이 사라집니다. 전원 공급 장치의 네거티브 채널 구성 기능에 유의하십시오. 스위칭 스태빌라이저와 슈미트 트리거는 변경되지 않았습니다. 보상 안정기는 전도도가 다른 트랜지스터에서 만들어지며 VT21 제어 요소는 음의 전력선 회로에 포함됩니다. 이것은 보호 장치와 보정 안정기의 연결을 단순화했습니다. 슈미트 트리거(트랜지스터 VT17, VT18)는 트랜지스터 VT20에 직접 연결됩니다. 전압 센서의 기능은 슈미트 트리거의 트랜지스터 VT18에 의해 수행됩니다. 전원 공급 장치가 꺼지면 출력 전압이 양쪽 팔에서 동시에 사라지도록 공통 릴레이 K1이 사용됩니다 (접점 K1.2). 보호 노드는 바이폴라 전압 소스에서 공급됩니다. 이렇게 하면 전원 공급 장치의 양쪽 암을 매우 쉽게 제어할 수 있습니다[3]. 음의 전압은 다이오드 VD5, VD6 및 커패시터 C1, C2에서 승수를 형성하고 -5V 수준에서 파라메트릭 스태빌라이저 R2VD10을 안정화합니다. 보호 노드의 구성표는 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX.
부하 전류가 설정 값에 도달하면 저항 R30 양단의 전압 강하(그림 1 참조)가 트랜지스터 VT12를 열기에 충분합니다. 트리거 DD14의 입력 S(핀 1)는 하이 레벨을 수신하고 단일 상태로 전환합니다. 다이오드 VD2.1과 저항 R1을 통해 트랜지스터 VT50 (그림 19 참조)에 작용하는 인버터 DD1의 출력에 낮은 레벨이 나타나 후자를 열고 복합 트랜지스터를 닫습니다. VT20VT21. 네거티브 소스 출력의 전압이 사라집니다. 인버터 DD2.3의 출력에서 트랜지스터 VT5의 다이오드 VD22와 저항 R1(그림 10 참조)를 통해 작동하는 단일 신호가 나타나며 일반적으로 포지티브 숄더가 닫힙니다. HL1 "+" LED는 전원 공급 장치의 양극 암에 과부하가 있음을 나타냅니다. 마찬가지로 보호 장치는 네거티브 소스의 과부하가 발생한 경우에도 작동합니다. 따라서 과부하가 발생할 때마다 스태빌라이저의 양쪽 암이 꺼지고 이 상태는 SB1 "리턴" 버튼을 누를 때까지 무기한 유지됩니다. 이 경우 하이 레벨은 R 입력(핀 3 및 15)에 영향을 미치고 플립플롭을 3 상태로 전환합니다. 스태빌라이저의 성능이 복원됩니다. 장치가 네트워크에 연결되는 순간 트리거를 1으로 설정하려면 SB1 버튼의 접점을 션트하는 커패시터 C2이 필요합니다. 저항 R1, R2는 보호 감도 수준을 설정하는 데 사용됩니다. 트리거의 입력 S를 분류하는 커패시터 C1, C6는 연결 도체에서 유도된 임펄스 노이즈에 대해 보호 장치의 잘못된 트리거링을 방지합니다. 마이크로 회로의 출력을 분리하려면 다이오드 VDXNUMX-VDXNUMX이 필요합니다. 필요한 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 모든 주 변압기를 사용할 수 있습니다. 저자 버전에서는 기성품 변압기 TS-180-2가 사용되었습니다. 680차 권선은 변경되지 않습니다. 여기에는 1회 감긴 와이어 PEV-0,69 105가 포함되어 있습니다. 모든 1차 권선이 제거되고 각각 1,25회 감긴 와이어 PEV-21 45를 포함하는 새 권선 II 및 III이 그 자리에 감겨 있습니다. 변압기는 PLXNUMX xXNUMX 자기 회로를 기반으로 독립적으로 만들 수 있습니다. 인덕터 L1 및 L2는 M30NM 페라이트로 만든 B-2000 장갑 자기 코어에 감겨 있습니다. 권선에는 18개의 PEV-2 0,4 와이어로 구성된 번들의 0,2회 권선이 포함되어 있습니다. 자기 전도체의 절반 사이의 간격은 0,5 .. XNUMX mm입니다. 작은 방열판에 놓인 다이오드 KD202R(VD1-VD4, VD12-VD15)은 최소 3A의 직류와 필요한 역전압을 위해 설계된 다른 제품으로 교체할 수 있습니다. 다이오드 KD105B(VD5-VD9) 및 D223A(VD19-VD23, VD27-VD31) 대신 KD208, KD209 시리즈를 사용할 수 있습니다. 다이오드 D9B(VD1-VD6, 그림 2)는 KD521, KD522 시리즈로 교체할 수 있습니다. 릴레이 K1 - 작동 전압 48V의 경우 RES4A 버전 RS590 202 12. 예를 들어 전압이 48V인 RES4.590.207A 버전 RS27과 같이 더 높은 전압을 위한 릴레이를 선택하는 것이 좋습니다. 이 경우 다음을 사용해야 합니다. 저항과 전력이 더 낮은 전류 제한 저항 R1. 트랜지스터 KT644B(VT3, VT15)는 극단적인 경우 KT644A, KT626V, KT816V, KT816G 또는 KT814V, KT814G와 상호 교환이 가능합니다. 트랜지스터 VT1, VT10, VT13 대신 허용되는 컬렉터-이미터 전압이 60V 이상인 모든 실리콘을 사용할 수 있습니다. MP26A 트랜지스터(VT7, VT12, VT19, VT22 및 VT1, 그림 2) 대신, MP25, MP26 시리즈 중 하나를 사용할 수 있습니다. KT3102A(VT5, VT6, VT11, VT17, VT18) 대신 - KT315V-KT315E, KT3102B. 우리는 KT827A(VT8) 트랜지스터를 이 중 하나 또는 KT829 시리즈, KT908A, KT819G, KT825A(VT21) 트랜지스터로 교체합니다. 이 중 하나 또는 KT853 시리즈 및 KT818G 최대 콜렉터 전류로 교체합니다. MP37B 트랜지스터(VT23)는 최대 컬렉터-이미터 전압에 따라 선택해야 합니다. 허용 가능한 값의 한계에서 작동하기 때문입니다. 트랜지스터 VT4, VT8, VT16, VT21 및 다이오드 VD17, VD25는 각각 50x50x5 및 40x30x3mm 크기의 소형 방열판에 설치됩니다. 564 시리즈의 마이크로 회로는 K561 시리즈의 해당 아날로그와 호환됩니다. 산화물 커패시터 C6 및 C15는 각각 50개의 K24-1000 52 마이크로패럿 및 각각 1개의 K100-63B 1 마이크로패럿으로 구성되며 모두 2V의 전압에 대해 병렬로 연결됩니다. 커패시터 C10, C11, C19, C20, C50, C6 - K3-4, C5, C13, C22, C50, C16 - K12-14, C21, C23, C73, C17 - KXNUMX-XNUMX. 1μA의 전류에 대한 마이크로 전류계 RA2, RA4205 - M100. 장치의 모든 부품을 미리 확인합니다. 저자 버전에서 전원 공급 장치는 표면 실장을 통해 여러 보드에 조립됩니다. 블록을 설정할 때 오실로스코프를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 트랜지스터 VT4의 이미 터에 연결됩니다. 저항 R28의 엔진은 중간 위치로 설정되고 저항 R22는 일시적으로 납땜됩니다. 네트워크의 전원 공급 장치를 켭니다. 트랜지스터 VT4의 이미 터에 직사각형 펄스가 나타납니다. 전압이 없으면 먼저 릴레이 K1이 작동하는지 확인해야 합니다. 그렇지 않으면 저항 R1을 선택하여 릴레이가 최소 주전원 전압(190V)에서 작동하는지 확인합니다. 그 후 트랜지스터 VT8의 컬렉터-에미 터 전압이 측정됩니다. 1,5 ~ 2V 이내여야 하며 출력 전압이 변경될 때 유지되어야 합니다. 스위칭 레귤레이터의 스위칭은 VT9 트랜지스터의 컬렉터-베이스 전압이 대략 0,9V와 같을 때 발생합니다. 증가시켜야 할 경우 순방향으로 하나 이상의 다이오드를 VT7 트랜지스터의 이미 터 회로에 연결해야합니다. 스위칭 주파수는 저항 R17(감소하면 주파수 감소) 및 R15(증가하면 주파수 감소)의 저항에 약간 의존합니다. 저항 R27 및 R29는 출력 전압(3 및 30V)의 최소값과 최대값을 선택합니다. 이제 최소 3W의 전력으로 약 27ohm의 저항을 가진 부하 (또는 이에 상응하는 것)가 스태빌라이저의 출력에 연결되어 이전에 출력의 전압을 약 5V로 설정했습니다. 점진적으로 출력을 증가시킵니다. 전압, 부하의 전류가 3A를 초과하지 않는지 확인하십시오. 또한 임펄스의 모양을 제어해야 합니다. 펄스 사이의 일시 중지 기간이 기간의 1/5 미만이 되면 진동이 멈출 수 있습니다. 이 경우 큰 자기 코어를 사용하거나 권수를 늘려 인덕터의 인덕턴스를 높일 필요가 있다. 그런 다음 부하 전류를 측정하기 위해 마이크로암미터를 보정합니다. 전원 공급 장치의 출력 전압을 측정하기 위해 저항이 약 300kOhm 인 추가 저항이있는 마이크로 전류계를 켤 수 있습니다. 다음으로 저항 R22를 납땜하십시오. 저항 R32의 엔진은 (방식에 따라) 상단 위치로 설정되고 저항 R28은 최소 전압입니다. 40ohm 저항이 스태빌라이저의 출력에 연결됩니다. 네트워크의 전원 공급 장치를 켜고 출력 전압을 높이면서 부하 전류를 250mA로 설정합니다. 그런 다음 저항 R1(그림 2 참조)을 사용하여 보호 기능이 작동하고 HL1 LED가 켜지는지 확인합니다. 네거티브 전압 소스의 경우 최소 보호 작동 전류는 저항 R2에 의해 설정됩니다. 그 후 저항 R32의 슬라이더가 아래쪽 (다이어그램에 따라) 위치로 이동합니다. 부하 저항이 감소하고 전류가 3A로 설정됩니다. 다이어그램에 따라 저항 R32의 슬라이더를 위로 이동하면 보호가 트리거되는 순간을 알 수 있습니다. 이제 저항 R32의 출력 부분의 저항을 측정하고 가까운 등급의 저항을 넣고 보호 트립 전류에 따라 보정해야 합니다. 네거티브 전압 숄더도 같은 방식으로 조정됩니다. 결론적으로 리플 전압은 최대 부하 전류에서 오실로스코프로 측정됩니다. 리플이 30mV를 초과하면 커패시터 C11 및 C20을 추가로 설치합니다(그림 1의 다이어그램에서 파선으로 표시됨). 저항 R28(R56)의 엔진이 빠르게 회전하면 엔진이 이미 정지되어 있어도 출력 전압이 여전히 변경될 수 있습니다.이 경우 저항 R21의 상단 단자를 납땜하지 않고 연결해야 합니다. 트랜지스터 VT4의 콜렉터(점선으로 표시). 저항 R49의 하단 단자도 납땜을 풀고 요소 R2, C2, VD6의 연결 지점에 연결해야 합니다(그림 1 참조). 저항 R21 및 R49의 저항은 20kOhm으로 증가해야 합니다. 권장 사항을 고려하여 VT8 및 VT21 대신 컬렉터-이미터 포화 전압이 낮은 트랜지스터를 사용하면 보상 안정화 장치의 효율을 높일 수 있습니다[4]. MP37B(VT23) 대신 GT404V, GT404G와 같이 허용되는 컬렉터-에미터 전압이 큰 게르마늄 트랜지스터를 사용하는 것이 좋습니다. 문학
저자: G. Balashov, Shadrinsk, Kurgan 지역.
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